三相異步電動機的起動與調速實驗報告

三相異步電動機的起動與調速

一．實驗目的

通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的方法。

二．預習要點

1．復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2．復習異步電動機的調速方法。

三．實驗項目

1．異步電動機的直接起動。

2．異步電動機星形三角形（Y-△）換接起動。3．自耦變壓器起動。

四．實驗設備及儀器

1．NMCEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表）。2．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MMEL-13）。3．鼠籠式異步電動機（M04）。

五．實驗方法

1．三相籠型異步電動機直接起動試驗。

按圖3-1接線，電機繞組為△接法。

起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（MMEL-13）中“轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底，“轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，檢查電機導軌和MEL-13的連接是否良好。

儀表的選擇：交流電壓表為數字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。

a．把三相交流電源調節(jié)旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕開關。調節(jié)調壓器，使輸出電壓達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察MMEL-13中的轉速表，如出現電機轉向

不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）

b．斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉后，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。

c．斷開三相交流電源，將調壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。

d．合上三相交流電源，調節(jié)調壓器，觀察電流表，使電機電流達2~3倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉矩值TK，填入表中，注意試驗時，通電時間不應超過10秒，以免繞組過熱。

對應于額定電壓的起動轉矩TST和起動電流I比按下式計算：

TST(IST2)TKIK式中Ik：起動試驗時的電流值，A；TK：起動試驗時的轉矩值，N.m；

IST(UN)IKUK式中UK：起動試驗時的電壓值，V；UN：電機額定電壓，V；測量值UK（V）IK（A）TK（N.m）Tst(N.m)計算值Ist(A)2．星形三角形（Y-△）起動

按圖3-2接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關S選用MMEL-05B。a．起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（Y）接法。合上電源開關，逐漸調節(jié)調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關，待電機停轉。

b．待電機完全停轉后，合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把S合

向左邊（△接法），電機進入正常運行，整個起動過程結束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。

3．自耦變壓器降壓起動

按圖3-1接線。電機繞組為△接法。

a．先把調壓器退到零位，合上電源開關，調節(jié)調壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關，待電機停轉。

b．待電機完全停轉后，再合上電源開關，使電機就自耦變壓器，降壓起動，觀察電流表的瞬間讀數值，經一定時間后，調節(jié)調壓器使輸出電機達電機額定電壓UN=220伏，整個起動過程結束。

4．異步電動機改變定子電壓調速按圖3-1接線。電機繞組為△接法。MMEL-13中的“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉矩設定”旋鈕逆時針到底�！巴患迂撦d”和“突減負載”選擇開關扳向“突加負載”

a．合上交流電源，調節(jié)調壓器使之逐漸升壓至額定電壓，并在試驗中保持此額定電壓不變。

b．調節(jié)MMEL-13測功機“轉矩設定”旋鈕使之加載，使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至電流上升到異步電機的額定電流。

c.調節(jié)調壓器使定子電壓從220伏逐漸下降至電機不能正常運轉。在此之間記錄幾組定子電壓值及對應的轉速值填入下表。

定子電壓轉速（r/min）定子電流轉矩（N.M）

六．實驗報告

1.由起動試驗數據求下述三種情況下的起動電流和起動轉矩：(1)外施額定電壓UN。（直接法起動）(2)外施電壓為UN/3。(YΔ起動)

(3)外施電壓為UK/KA，式中KA為起動用自耦變壓器的變比。（自耦變壓器起動）。

七．思考題

1.比較異步電動機不同起動方法的優(yōu)缺點。

擴展閱讀：三相異步電動機的起動與調速(南京信息工程大學濱江學院學年論文)

南京信息工程大學濱江學院設計性實驗報告

濱江學院

電力拖動課程實驗設計

題目三相異步電動機的起動與調速

學生姓名

學號

學院

專業(yè)

指導教師

二Ｏ年月日

南京信息工程大學濱江學院設計性實驗報告

三相異步電動機的起動與調速

XX

南京信息工程大學濱江學院自動控制系，南京210044

摘要：文章從理論上研究了三相異步電動機的啟動方法與調速系統(tǒng)的設計，給出了三相異步電動機在工作時采用了電動機拖動生產機械，有足夠大的啟動轉矩，保證了生產機械正常啟動。啟動平滑，設備安全可靠，結構簡單，操作方便等特點。有許多啟動方法，如：直接啟動，鼠籠式異步電動機降壓啟動，三相鼠籠式異步電動機Y-△啟動繞線式三相異步電動機的啟動及各種運行狀態(tài)。調速就是在一定的負載下，根據生產的需要人為的改變電動機的轉速，這是生產機械經常向電動機提出的要求。調速性能的好壞往往影響到生產機械的工作效率和產品質量。變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系，通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。關鍵詞：三相異步電動機，電機轉速，功率因數

實驗方案設計

一、原始資料分析

一臺三相繞線型異步電動機，額定功率PN=100W,額定電壓UN=220V，額定電流IN=0.55A,額定轉速nN=1420r/min。定、轉子三相繞組均為Y接法，E級絕緣。

二、設計內容及要求

1.設計三相異步電動機的起動與調速實驗電路；2.選擇各儀表的量程；3.設計實驗步驟；4.實驗測試；

5.利用Matlab/Simulink仿真環(huán)境對設計電路進行仿真；6.將實驗測試結果同仿真結果進行比較；

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7.對結果進行理論分析。

三、實驗目的

通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的方法。

四、實驗項目

1.異步電動機的直接起動。

2.異步電動機星形三角形（Y-△）換接起動。3.繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動。4.繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器調速。

五、實驗設備及儀器

1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏。2．指針式交流電流表。

3．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MEL-13、MEL-14）。4．電機起動箱（MEL-09）。5．鼠籠式異步電動機（M04）。6．繞線式異步電動機（M09）。

六、儀表量程

根據實驗課題要求,額定電壓UN=220V，額定電流IN=0.55A因為一般選擇電流表的量程是3-5倍的額定電流，即1.65A--2.75A。所以選擇量程為：

電壓表量程300V。電流表量程3A。

實驗步驟過程

一、實驗方法

1．三相籠型異步電動機直接起動實驗。按線路圖1-1接線，電機繞組為△接法。

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圖1-1異步電動機直接啟動

起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（MEL-13）中“轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底，“轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，檢查電機導軌和MEL-13的連接是否良好。

儀表的選擇：交流電壓表為數字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。

a．把三相交流電源調節(jié)旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕。調節(jié)調壓器，使輸出電壓達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察MEL-13中的轉速表，如出現電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）

b．斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉后，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。

注：按指針式電流表偏轉的最大位置所對應的讀數值計量。電流表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。

c．斷開三相交流電源，將調壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。

d．合上三相交流電源，調節(jié)調壓器，觀察電流表，使電機電流達2~3倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉矩值TK，填入表中，注意實驗時，通電時間不應超過10秒，以免繞組過熱。

2．星形三角形（Y-△）起動

按線路圖1-2接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關S選用MEL-05。

a．起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（Y）接法。合上電源開關，逐漸調節(jié)調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關，待電機停轉。

b．待電機完全停轉后，合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把S合向左邊（△接法），電機進入正常運行，整個起動過程結束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。

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圖1-2三相異步電動機星形三角形起動

3．繞線式異步電動機轉繞組串入可變電阻器起動。

圖1-3繞線式異步電動機轉繞組串入可變電阻器起動

按線路如圖1-3接線，電機定子繞組Y形接法。轉子串入的電阻由刷形開關來調節(jié)，調節(jié)電阻采用MEL-09的繞線電機起動電阻（分0，2，5，15，∞五檔），MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”開關扳向“轉速控制”，“轉速設定”電位器旋鈕順時針調節(jié)到底。

a．起動電源前，把調壓器退至零位，起動電阻調節(jié)為零。

b．合上交流電源，調節(jié)交流電源使電機起動。注意電機轉向是否符合要求。c．在定子電壓為180伏時，逆時針調節(jié)“轉速設定”電位器到底，繞線式電機轉動緩慢（只有幾十轉），讀取此時的轉矩值Ist和Ist。

d．用刷形開關切換起動電阻，分別讀出起動電阻為2Ω、5Ω、15Ω的起動轉矩Tst和起動電流Ist。

4．繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調速。

實驗線路同前。MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉

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矩設定”電位器逆時針到底，“轉速設定”電位器順時針到底。MEL-09“繞線電機起動電阻”調節(jié)到零。

a．合上電源開關，調節(jié)調壓器輸出電壓至UN=220伏，使電機空載起動。

b．調節(jié)“轉矩設定”電位器調節(jié)旋鈕，使電動機輸出功率接近額定功率并保持輸出轉矩T2不變，改變轉子附加電阻，分別測出對應的轉速。將數據記錄于表1。

表1U=220VIf=100mAIF=0.612A（T2=0.849Nm）rst(Ω)n(r/min)

01373213105122715967實驗結果與分析

一、三相異步電動機Simulink仿真模型的建立

使用Simulink建立三相異步電動機的直接起動模型，測取三相異步電動機直接起動過程中的轉速，轉矩，轉子電流，定子電流的變化規(guī)律。

三相異步電動機的起動與調速仿真模型

仿真時應先將串0Ω電阻起動先運行,并將結果保存,然后修改三相對稱電阻參數為2、5、15Ω來實現調速,此時運行開始前應將仿真參數Xintialstate的方框中設置成Xfinal,首先將電動機的工作電壓設置為220V，運行仿真模型。待運行結束后，將仿真參數重新設置后在指令窗口運行如下指令：Xinitial=XfinalXinitial=1.0e+002*

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-0.011556044486710.00267230527579-0.01185555103566

0.002896247176021.819889390240690.00993222435709

運行后可得到的轉子電流，定子電流，轉速，轉矩的規(guī)律曲線:

電阻為0Ω時仿真曲線圖

電阻為2Ω時仿真曲線圖

7

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電阻為15Ω時仿真曲線圖

二、結論分析

繞線型異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速，機械特性較軟。

線繞型異步電動機在轉子串電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉矩反而增大。轉子電路內串聯(lián)電阻有兩種作用：由于轉子電路的電阻增大，使轉子阻抗增大，轉子的繞組的啟動電流減小，因而定子的啟動電流也相應減��；適當選擇變阻器的阻值，可是啟動轉矩增大，這時雖然轉子電流減小，但轉子的功率因數顯著增大，所以轉矩也增大。轉子繞組串入電阻，其轉子阻值增加，使得電動機的轉速增加。

利用Matlab軟件的Simulink功能建立的異步電動機通用動態(tài)仿真模型，具有直觀、方便、靈活的特點。充分發(fā)揮了Matlab的強大矩陣運算功能及繪圖方便和直觀生成模型的優(yōu)勢，使得仿真運算更加方便、快捷，提高了效率和精度。

通過異步電動機啟動過程的實例仿真結果，充分證實了動態(tài)仿真模型的正確性而且在仿真時可以隨便改變仿真參數，隨時地觀察仿真波形，使得仿真更加具有實時性、直觀性。

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總結

三相鼠籠式異步電動機起動系統(tǒng)分析是一個非常復雜的課題，經過幾個星期的學習與實驗，使我在整個電機設計過程中，學到了不少東西，更深一步掌握了電機電路設計的原理，深入了解了我們專業(yè)的基礎課程。本次的實驗目的是通過解決比較簡單的實際問題，鞏固和加深在《電機學》課程中所學的理論知識和實驗技能。訓練學生綜合運用學過的電機及拖動基礎知識，在教師指導下完成查找資料，選擇、論證方案，科學實驗，分析結果等工作。使學生初步掌握電機與電力拖動基礎課程設計的一般步驟，通過理論聯(lián)系實際提高和培養(yǎng)學生分析、解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學習、畢業(yè)設計和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎。加強了理論知識與實踐統(tǒng)一的能力，加強了自己動手操作的能力。

在此期間我也失落過也曾一度熱情高漲。從開始時滿富激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無窮。要設計一個成功的電路必須要有耐心，要有堅持的毅力。需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，有時花很長時間設計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，但我還是交給老師一個成功電路設計，在多種方案的選擇中，我仔細比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導下，使整個電路可以穩(wěn)定工作相信在以后的工作中也是很有用處的。

在本次實驗的研究與實踐過程中，主要完成了一下工作：

（1）在查詢了國內外有關籠型異步電動機起動與調速原理的相關資料的基礎上，分析了籠型異步電動機的起動與調速的原理。

（2）利用Matlab/Simulink仿真工具對各種啟動方式進行動態(tài)仿真，仿真結果可以看出變頻起動是目前最好的電機啟動方式，可以基本上做到對電網無沖擊，具有不可比擬的優(yōu)勢。

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致謝

設計性實驗既是對大學四年所學專業(yè)知識的一次綜合運用，也是一個溫故知新的過

程，更是一個深入學習的過程，為以后我們的畢業(yè)論文打下了結實的基礎。經過幾個星期的忙碌和工作，本次設計性實驗已經接近尾聲，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起學習的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。

完成本次實驗首先要感謝我的指導老師曹永娟老師。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我，是她讓我對學年論文設計有了一個比較清晰地了解，而且在學年論文的設計過程中不斷鼓勵我，使我信心倍增，最后，我還要感謝我的同學吳嘉敏，沒有他在實驗方面的幫助，我是無法完成最后的實踐部分。

本人查閱了大量國內外關于電動機系統(tǒng)仿真的技術文獻，對當前MATLAB的仿真模擬在電動機（組）系統(tǒng)中運用的研究和發(fā)展狀況進行了綜述，本文在電動機系統(tǒng)的仿真上做了許多的工作，實現了對三相異步電動機各工作特性的分析與仿真。這種方法的優(yōu)點是速度快，實時性好，費用低。當然，大量的文獻還介紹了其他的仿真、分析的方法。

論文在借鑒前人研究的經驗和教訓的基礎上，對三相異步電動機各工作特性的進行了MATLAB仿真。接下來還有許多工作要做，而且還要用MATLAB對更多的電動機工作特性進行仿真，把它們的仿真結果與實際的運行狀況作對比，研究出更貼合實際的仿真過程。整個異步電動機工作特性仿真的設計是一項非常復雜的工作，而且其中的程序設計、數學建摸等涉及知識面廣，由于本人水平有限，論文中存在缺陷和錯誤在所難免，敬請老師批評指正。

在報告即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到報告的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。另外本文參考了多篇論文，在此一并表示感謝！

南京信息工程大學濱江學院設計性實驗報告

參考文獻：

[1]陳建業(yè)，電力電子電路的計算機仿真，北京：清華大學出版社，201*

[2閆朝陽，張微,顧和榮,等.雙向開關高頻變換型三相異步電動機軟起動器[J].電力電子技術,201*,43(12):52-54.

[3]洪乃剛.電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的Matlab仿真[M].北京:機械工業(yè)出版社,201*:1-2.

[4]黃劭剛,黃華高,季國瑜.基于MATLAB的異步電動機軟起動過程的仿真[J].遼寧工學院學報,201*,20(7):101-104.

[5]耿大勇,賈丹,李振剛.基于SIMULINK異步電動機軟起動控制系統(tǒng)的仿真[J].遼寧工學院學報,201*,26(3):141-143.

[6]鄧建國，基于MATLAB/SIMULINK的異步電動機仿真模型及啟動過程的仿真[J].湖南工程學院學報（自然科學版），201*（1）.

[7]許維克，三相異步電動機起動方式的討論[J].航海技術，201*.

[8]張建華，楊鵬，史旺旺.三相異步電動機啟動過程仿真分析[J].中小型電機，201*（06）.[9]馬江鵬，淺析三相異步電動機的組成和工作原理[J].現代經濟信息，201*年03期.

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